Simulation sur calculateur analogique d’explosions normales et de flammes froides^*

Laboratoire de Cinétique et Chimie de la Combustion, Université des Sciences et Techniques de Lille, B.P. 36, 59-Villeneuve d’Ascq, France.

Résumé

Dans une première partie traitant des explosions normales, on simule sur calculateur analogique un mécanisme en chaîne ramifiée continue directe possédant une rupture quadratique exothermique. L’emploi d’une température moyenne dans le réacteur est justifié et une nouvelle approximation pour la loi d’ARHHÉNIUS est utilisée. Il est également tenu compte de la consommation du réactif initial. Dans ces conditions, on montre alors que, sans postuler aucune condition critique a priori, la limite d’explosion est caractérisée par une discontinuité brutale dans l’évolution de chacun des paramètres. On compare aussi les limites d’explosion obtenues avec et sans consommation du réactif.

La seconde partie du travail concerne les explosions froides. L’addition d’une étape de rupture, d’énergie d’activation supérieure à celle de la ramification, permet de tester une théorie proposée antérieurement pour l’explication des flammes froides. Les limites d’oscillations, la variation des paramètres dans le temps, l’influence des variations d’énergies d’activation et de la température initiale sont en assez bon accord avec les faits expérimentaux relatifs aux flammes froides des hydrocarbures.

Abstract

The first part of the work deals with the simulation of explosions. An analog computer is used to simulate a continuous branching chain reaction with an exothermic quadratic break. The usage of an average temperature is justified and a new approximation for the ARRHENIUS’ law employed. In this analysis the reactant consumption is taken into consideration. Without assuming any a priori critical condition we have been able to show that the explosion limit is characterized by a sharp discontinuity in the development of every variable. An explosion limit has been drawn and compared with that obtained assuming zero reactant consumption.

The second part of the work deals with the simulation of cool flames. The addition of a break activation energy superior to that of branching transforms the schema to one proposed for the explanation of cool flames. The oscillations limits, the time dependance of parameters the influence of changes in activation energy, the behaviour patterns as a fonction of initial temperature are in good agreement with observed experimental facts concerning hydrocarbons cool flames.